• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.299-302
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• 2008

GFRP based composite rotor blades were developed for 750kW & 2MW wind turbines. The blade sectional geometry was designed to have a general shell-spar and shear web structure. For verifying the structural safety under all relevant extreme loads specified in the GL guidelines, the structural analysis of the rotor blades was performed using commercial FEM codes. The static load carrying capacity, blade tip deflections and natural frequencies were evaluated to satisfy the strength and stability requirements. Full-scale proof tests of rotor blades were carried out with optical fiber sensors for real-time condition monitoring. Finally, the prototype of each rotor blade passed all proof tests for GL certification.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제2권1호
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• pp.38-42
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• 2015

This work is to propose a structural design and analysis procedure for development of the low noise 1kW class small wind turbine system which will be applicable to relatively low speed region like Korea and for the domestic use. The proposed structural configuration has a sandwich composite structure with the E-glass/Epoxy face sheets and the Urethane foam core for lightness, structural stability, low manufacturing cost and easy manufacturing process. Structural analysis including load cases, stress, deformation, buckling, vibration and fatigue life was performed using the Finite Element Method, the load spectrum analysis and Miner rule. In order to evaluate the designed structure, the structural test was carried out and its test results were compared with the estimated results. Moreover Investigation on structural safety of tower was verified through structural analysis by FEM.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.32-36
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• 2023

최근 탄소 중립 등 지속 가능한 발전을 위한 지구환경 문제가 대두되면서 기존 풍력터빈의 소재인 유리섬유 복합재의 폐기 시 처리 방안이 문제가 되고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 기존의 유리섬유 복합재를 대체할 수 있는 친환경 복합재인 아마섬유 기반 복합재를 활용하여 30kW 풍력터빈 블레이드를 제조하고 적합성을 평가하였다. 먼저 친환경 천연 아마섬유 복합재의 풍력터빈 블레이드 소재로 활용 가능성을 검증하기 위해 기계적 강도 시험을 수행하였으며, 그 결과 선행 아마섬유 복합재 물성 연구 대비 좀 더 우수한 강도가 측정된 것을 확인하였다. 또한 제작된 30kW 급 아마섬유 복합재 블레이드를 활용하여 아마섬유 복합재 블레이드의 정적강도를 측정하는 정적강도 성능평가 시험을 통하여 적합성을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.12-21
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• 1997

무공해 에너지원은 화석에너지의 고갈과 환경오염의 심각한 문제로 인하여 절실히 요구되고 있는 실정이다. 그중 풍력발전 시스템은 타 에너지원에 비해 여러 가지 측면에서 유리한 점을 가지고 있다. 본 연구에서는 500㎾급 풍력발전 시스템을 개발함에 있어, 적합한 공력성능 및 구조성능을 가지는 회전날개 설계과정을 수행하였다. 공력설계는 운용지역의 풍황을 고려하여 회전날개의 외형을 결정하였고 이를 바탕으로 공력성능해석이 수행되었으며, 구조설계는 복합재료를 사용하여 쉘-스파 구조를 갖도록 설계하여 굽힘 및 비틀림 그리고 피로수명에 대한 구조해석이 수행되었다. 그 결과 4m/s의 미풍에서도 운용가능하며, 12m/s에서는 정격출력 500㎾를 생산할 수 있는 형상이 설계되었고, 또한 20년 이상의 피로수명이 확보되었으며, 공진 등의 동적인 문제도 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국생산제조학회지
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• 제21권1호
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• pp.102-108
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• 2012

A study of terahertz waves (T-ray) was made for the nondestructive evaluation of FRP (Fiber reinforced plastics) composite materials. The to-be-used systems were time domain spectroscopy (TDS) and continuous wave (CW). The composite materials investigated include both turbine blades of wind energy (non-conducting polymeric composites) and conducting carbon fiber composites. Terahertz signals in the TDS mode resembles that of ultrasound; however, unlike ultrasound, a terahertz pulse was not able to detect a material with conductivity. This was demonstrated in CFRP (Carbon fiber reinforced plastics) laminates. Refractive index (n) was defined as one of mechanical properties; so a method was solved in order solve the "n" in the material with the cut parts of the turbine blades of wind energy. The defects and anomalies investigated by terahertz radiation were foreign material inclusions and simulated disband. Especially, it is found that the T-ray went through the turbine blade with greater thickness (about 90mm).

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권7호
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• pp.651-658
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• 2009

In this study, computer applied engineering(CAE) techniques are fully used to efficiently conduct structural and dynamic analyses of a huge composite rotor blade using super-element. Computational fluid dynamics(CFD) is used to predict aerodynamic loads of the rotating wind-turbine blade. Structural vibration analysis is conducted based on the non-linear finite element method for composite laminates and multi-body dynamic simulation tools. Various numerical results are presented for comparison and the structural dynamic behaviors of the rotor blade are investigated herein.

• Wind and Structures
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• 제18권2호
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• pp.103-116
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• 2014

Aeroelasticity is the main source of instability in structures which are subjected to aerodynamic forces. One of the major reasons of instability is the coupling of bending and torsional vibration of the flexible bodies, which is known as flutter. The presented investigation aims to study the aeroelastic stability of composite blades of wind turbine. Geometry, layup, and loading of the turbine blades made of laminated composites were calculated and evaluated. To study the flutter phenomenon of the blades, two numerical and analytical methods were selected. The finite element method (FEM), and JAR-23 standard were used to perform the numerical studies. In the analytical method, two degree freedom flutter and Lagrange's equations were employed to study the flutter phenomena analytically and estimate the flutter speed.

• 한국해양공학회지
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• 제25권1호
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• pp.61-66
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• 2011

According to recent figures, 35% of the world's blades are made using prepreg blades, by Vestas and Gamesa. They are the most advanced in the market today. In this study, we investigated the validity of the finite element method (FEM) applied to an FE analysis of a hybrid composite wind-turbine blade. Two methods were suggested for a composite FE analysis: using the equivalent properties of the composite or using stacking properties. FE analysis results using the stacking properties of the composite were in good agreement with results of using the equivalent properties. The difference between FE results was approximately 0.6~13.3%.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1407-1413
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• 2011

소형풍력발전시스템의 복합재 블레이드에 대한 실규모 구조시험 및 이를 모사한 구조해석을 통하여 설계 타당성을 검증하였다. 먼저 IEC 61400-2 에 규정된 설계 요구조건의 만족을 위하여 정격 풍속 및 IEC 61400-2 Case H 의 최악 조건에 대한 구조해석을 수행하고 이를 통하여 적층 순서 및 적층 두께를 결정하였다. 또한 이러한 구조해석의 타당성 검증을 위하여 IEC 61400-23 에 따라 구조해석과 동일한 하중조건에서의 실규모 구조시험을 실시하였다. 이러한 실규모 구조시험을 통한 구한 블레이드의 하중-변위 선도 및 표면의 변형률 특성을 이용하여 블레이드의 구조적 안전성을 평가하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.382-390
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• 2011

최근 대형화되는 복합재 풍력 블레이드의 운전 중 발생되는 손상을 조기에 모니터링하기 위하여 블레이드 내부에 일제형으로 설치가 가능한 스마트 센서들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 광섬유 브래그 격자(FBG: Fiber Bragg grating) 센서를 복합재 모형 블레이드 후연부 시편에 부착하여 균열 또는 접착층 분리를 감지하는 실험을 수행하여 패키징된 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자의 풍력 블레이드에 적용 가능성을 검토하였다. 블레이드 시편에 인가된 연장 하중이 1100 N부터 1260 N 사이에서 노출된 광섬유 브래그 격자 센서의 파장 이동 방향이 급격히 반전되는 결과로부터 전단 웹의 균열과 접착 분리 파손을 확인할 수 있었다. 블레이드에 사용하기 위한 노출된 광섬유 브래그 격자 센서는 깨지가 쉽기 때문에 이 단점을 보완하기 위하여 에폭시로 패키징된 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자를 제작하였다. 블레이드 시편의 스킨 위에 제작된 탐촉자를 설치한 후 인장 시험을 수행한 결과 변형률에 대한 감지도는 약 1.3 ${\mu}{\varepsilon}$/pm으로 노출된 광섬유 브래그 격자 센서의 감지도와 거의 동일한 것으로 확인되었다. 한편 온도 감지도는 $80^{\circ}C$ 까지의 가열 테스트를 통하여 약 48 pm/$^{\circ}C$의 온도 감지도를 보였다.